161 TR CE

DOCUMENTATION SUR LES CAOUTCHOUCS

DANS LES REVETEMENTS BITUMINEUX

CANQ TR CE RC 161

9

0

s r9-7

DOCUMENTATION SUR LES CAOUTCHOUCS DANS LES REVETEMENTS BITUMINEUX .

Préparée par : Richard Langlois, ing. M.Sc.

Laboratoire Central Ministère des Transports

Ofkû c.,n)

-TR

GE

Ste-Foy, le 20 avril 1979

f-217S TRANSPORTE

E NT DOC :M E NTATION 1"(), C ^. SA1NTE-FO'

e TAGE

QUÉBEC (QUÉBEC) 4X9

REÇU

CENTRE DE DOCUMENTATION 1 6 JUIN 2006

TRANSPORTS QUÉBEC

LE CAOUTCHOUC DANS LES REVETEMENTS BITUMINEUX

Le caoutchouc est un matériau très flexible, même à des températures très basses, et est peu affecté par les températures ambiantes les plus

chaudes des conditions climatiques. Aussi plusieurs chercheurs ont fait des études afin de démontrer son effet bénéfique dans les revêtements bi- tumineux. L'annexe A fournit une liste de références de ces chercheurs.

De toute cette littérature, les principaux avantages de l'addition du caoutchouc au bitume peuvent être résumés ainsi:

Le bitume contenant du caoutchouc est moins susceptible à la tem- pérature.

Les mélanges au bitume-caoutchouc sont plus résistants à la défor- mation permanente à température d'été.

Les revêtements au bitume-caoutchouc sont plus résistants à la fatigue.

Les revêtements au bitume-caoutchouc subissent moins de dommages aux fissures de réflexion.

Les revêtements au bitume-caoutchouc sont plus imperméables à l'air et à l'eau et sont ainsi plus durables.

Des traitements de surface et despénétrationspeuvent être posés comme membrane absorbant les contraintes et ainsi réduire considéra- blement la réflexion des fissures.

Le bitume-caoutchouc augmente la ténacité du revêtement ou sa capacité d'absorber l'énergie.

Le bitume-caoutchouc augmente la résistance au vieillissement du revêtement.

9- La Saskatchewan a une telle confiance dans les avantages apportés par l'incorporation de caoutchouc dans le bitume qu'elle va opérer sa propre usine de récupération du caoutchouc des vieux pneus

afin de l'introduire dans ses mélanges bitumineux et ses traitements de surface.

En résumé, les avantages à incorporer du caoutchouc dans le bitume sont si grands qu'ils surpassent l'inconvénient du coût plus élevé. Le Québec pourrait utiliser cette technique avantageusement dans plusieurs domaines:

Incorporer du caoutchouc, provenant des vieux pneus, dans le bitume permettrait d'utiliser du bitume plus mou pour les revêtements bitu- mineux, même dans les régions les plus chaudes, et réduirait ainsi grandement les fissures transversales de retrait thermique.

Dans les traitements de surface sur route secondaire et dans les bitumacadams, comme membrane intercouche absorbant les contraintes, le bitume-caoutchouc contribuerait à diminuer appréciablement les fissures de réflexion.

Dans les membranes d'imperméabilisation des structures en béton et dans les produits de bouche-fissures, le bitume-caoutchouc pourrait jouer un rôle très important.

En conclusion, nous pouvons affirmer avec certitude que l'incorporation du caoutchouc, provenant du recyclage de vieux pneux, non seulement ap- porterait une mélioration marquée dans les revêtements bitumineux, mais encore contribuerait à régler un problème de pollution de l'environne- ment, celui des vieux pneus usagés ne pouvant plus être rechappés.

Pour de plus amples informations, communiquer avec M. Richard Langlois, ingénieur au Laboratoire Central, Tél.: 643-3178.

Ste-Foy, le 10 novembre 1978.

Ifg

REFERENCES

Gregg, L.E. et Alcoke, W.H. "Investigations of Rubber Additives in Asphalt Paving Mixture", Proc. AAPT, Vol. 23, 1954.

Maclean, W.M., "Rubber in Roads" Proc. CTAA, Vol. I, 1956.

Walker, J., "Effect of Synthetic Rubber on the Properties of Vacuum Reduced Asphalt", Proc. CTAA, Vol. I, 1956.

Thompson, D.C. et Hagman, J.F., "The Modification of Asphalt with Neoprene", Proc. AAPT, Vol. 27, 1958.

Chuzo Itakura et Teruo Sugawara, "Some Characteristics of Rubber- Blended Asphalt and its Mixtures at Low Temperature", Proc. AAPT, Vol. 28, 1959.

Vokac, R., "Rubbersized Asphalt for Bituminous Surface Treatments", Proc. CTAA, Vol. IV, 1959.

Lefebvre, L.M. et Dion, A., "Utilisation du bitume-caoutchouc dans le revêtement du pont Papineau-Leblanc", Proc. CTAA, Vol. XVI, 1971.

Levy, D.F., "A New Way to Rubberize Asphalt Pavement", Internatio- nal Symposium on the Use of Rubber in Asphalt Pavements, Salt Lake City, Utah, 1971.

Olsen, R.E., "Rubber-Asphalt Binder for Seal Coat Construction", Implementation parkage 73-1, Federal Highway Administration, Février 1973.

Vaga, C., Battiato, G. et LaBella, C., "Asphalt Cernent Improvement:

The Influence of a Carboxylated SBR Elastomer Investigated by Means of Viscoelastic Parameters", Proc. AAPT, Vol. 44, 1975.

Morris, G.R. et McDonald, C.H., "Asphalt-Rubber Stress-Absorbing Membranes: Field Performance and State of Art", Transport Research Record 595, 1976.

Green, E.L. et Tolonen, W.J., "The Chemical and Physical Proper- ties of Asphalt-Rubber Mixtures", Arizona Department of Transpor- tation, Report ADOT-RS-14, Juillet 1977.

Bynum, D. et autres "Effect of Scrap Rubber on the Mechanical Pro- perties of Asphaltic Concrete in Uniaxial Compression", Australian Road Research, Vol. 5, No 6, Déc. 1974.

Bynum, D., Askew, L.C., Evertson, J.F. et Fleisher, H.O.

"Bead Tests on Rubberised Asphalt", Journal Institute Petroleum, Vol. 59, No 568, Juillet 1973.

Laboratoire Régional Clermont-Ferrand, Toulouse. "Etude de l'Utili- sation Routière des Caoutchoucs de Récupération des Vieux Pneumatiques", Action de Recherche 1.33.25.6, Laboratoire des Ponts et Chaussées,

France, 1976.

Van Reem, E.J. "Bituminous Binders of Improved Quality Containing

"Cariflex" Thermoplastic Rubbers", Journal Institute Petroleum, Vol. 59, No 566, Mars 1973.

Rappoe 78-1

SECTIONS EXPERIMENTALES DE REVETEMENTS BITUMINEUX SUR L'AUTOROUTE 20

Neoui.en: 540-54

Pit.epak gicha,Ld

Langtoi.!,;ing.M.S.

Lcd)o)zatoi)Le

CentAaÈ

Min,bsté:Ae. de.ç

Ttukv,poe:5 Comp.e.exe

ScÀ.ent4ique.

SECTIONS EXPERIMENTALES DE

REVETEMENTS

BITUMINEUX SUR L'AUTOROUTE 20

N/Douiet: 540-54

Louqu'une couche

d'uute ut

po3ft

un vieux tevêtement,

eu

éiuutu

de ce dekniek

e tégechiuent

Wt ette, et au bout de deux ou tAviis anis, La

nouveLte couche d'a/sate e tettouve avec

70 à 90%

du

Uuutu

du vieux Aevêtement. IL ut

donc

nécu.saite de

ttouvet Un pilocéde qui em- pécheAait ou du moinis diminunait conisidénabLement

de

phénomène de Ai- étexion du

6Luutu.

Depuiis

quelque

annéu,

du

étudu

ont été entteptUu pat Le Mini6tUe

dan's ce domaine. L'une d'aie,

pub-née pat PLette

Demontigny à

e'ARTC,

en

iseptembte

1976, Éait pat du isection3

expétimentatu.

con6ttutu danis Le. patc du Lautentidu

3ut

La 'toute

175.

fine

autte, entkepti3e en

1976, conjointement pail. La diuction

de

L'Enttetien, ta dinection négionate No 4 et ta diAection du SoL3

et

Matitiaux, compane du 3ectiou de couche d'uute conventionnetLe avec du

3ectiou

où

La

couche de coilAec- tion

Ut

kempLacée

pat une

3catiSiCation

à

ta

chaeeut avec

addition . de

"Rectain,i.te",

et du ection3

oa

une couche

de

mélange

b,Uumineux

ttà ouvett,

intetcaelée

en-te Le vieux tevêtement et

La couche

d'uute, iejtt

a

diuipet

ou ab3mbek

Lu conttaintu ttaumettant Lu 6iutee4

à La nouvetLe 4u/Léace.

Le is conctu3iom de La p/temièitc étude conduiisent à du 3otution4 peuttit dieendieue3,

et

cettes de La ftconde

ne 4ont pais encme

diponibee4, mai4

eteu Laient

déjà entuvoin

cette-Lu avantages à

La couche

intet- caLée

de mélange

cuvent. Pout

compLéte't ces

deux

études et

tkouvet

de

nouveteu

4oLution4, du necheitchu bibLiognaphiquu ont

été.enttepti3e4 et

mènent

aux

conceuion4 .6uivantu:

De

_nouveaux

p4océdg3 unt di,sponibZe/s . pouA empêchen ta téétexion

_de3

ék33une3.

20 Des 4ectiows expitimentee3 'sont néceuaine3 pom véfliéien La vateuA

de

ce3 pucedg's dan4 .e.e4 conditiows québecoi4a.

3° Ce6 pnocédé3 3ont:

te necyceage de3 vieux pavagu,

Vinconpmation du caoutchouc dam Lu riaange bitumineux et La p03e, avant La couche d'u,suAe,d'une membnane au bitume-caoutchouc

(tAaitement de 3uAéace ou pgngtAation d'un mélange auvent) ahon- bant Le, contitriinte)s.

La po3e d'une membxane impeAmiallee de 12" de tangeut

3UA

ta

P,43ü-

,tej avant

une couche de béton bitumineux de 4i" d'épa.i43euA, une couche intetcatie de mitange °avent à L'ému.bion.

Devant

coi,

Kts et comme nows ne di.spo4ons pa4 de 3imuttateuA de tnaéic tet. quedniiitdanis L'annexe ci-jointe, nou4 pupcmows donc une étude com- pnenant pLLe.wt 4 ecLon4 expénimentateis de utite,s. Cette étude aunait pouA but d'évatuen dan-' no 4 conditiows québéco,ifsei Le 3 avantages de ce3 nouveaux louages.

Poun obtenit de 's tg,suttatis Le peu4 napidement pouibte, it éaudnait que ce-5 3ection6 - 3ubi43ent £e4 condition, Lei ptu3 dé6avonab.te,s: trzaéic in- teme, cinconistance o Li Le 3 p.33une3 de négexion 3e pnodui3ent Le peu Aapidement. Ce. 4 conditions 3e tetApuvent 3un une 4ection de Vautonoute

20

qui doit Une necouvente d'une couche d'u)suite cet été, 3oit £a 4ection d St-Hyacinthe /située entne te, Yama,ska et Richetieu. En eééet . zette 3ection a un titaéic intenu. et 3on nevétement de béton de ciment .

avec joints éounnit Le 3 conditi.ou Le ptu3 éavoAabLe3 pout La négexion

del) pmutc.

De ptm cette /section 46.«...e une bme •e3 uni6onme de compaukun poun évatuén te compOttement de 4 diWnent4-pnocée6.

A came du condition tAb diWcite3 que pni4ente cette mction de t'autmoute 20, te pAocédé qui 4e compontetaLt te mieux à cet enduit pounnait 4an4 aucune ctainte êtne apptiqué à tou4 tu autnu ca4 dans La pnovince. Cependant à cet enduit Le pkocédé dé tecyctage n' ut pa4 apptopnie, et it devnait etAe étudié 4un une Aoute moin4 cikcuté à came dm inconvénients qu'it peut came, au tAa6ic tou de 4a /Léa&

4ation.

.2

3_

1

Pan comequent, t'étude que nom pnopo4o;v3 4un t'autonoute 20 compen- dnait ce 3 ction4 expenimentate4 d!un kitoetne;

10 Couche d'mune de 150 tb4/v.can et coktection de 50 a4/v.can avec un bitume 85-100.

2 ° Idem à 1 4ala que te bitume 4eAdit un 150-200.

3° Idem à 1 4aué que Le bitume 4enait un 200-300.

40 Idem à 3 4aué que ta couche d'ouke ne 4e/ait de 100 tim/v.caA.

5 ° Idem à 1 4au ,6 que Le bitume 4enait un 300-400 contenant de 5 à 20%

de caoutchouc kecycté.

60 Tnaitement de 4un.6ace 4impte avec pienne e . et bitume-caoutchouc.

70 Tnaitement de 4un4ace. doubte (1 couche. avec pienne

^1II

4econde couche avec pente. 3/8") et bitume-caoutchouc.

80 Section 6 tecouvente de 4ection 2.

90 Section 7 Aecouvekte de 3ection 2.

10 0 Section 6 tecouvente de 4ection 5.

11 ° Section 7 necouvente de 4ection 5.

te 200 tb4/v.can mélange ouveAt au 150-200 AevouveAt de 4ection 2.

730 Métenge ouveAtqà L'émutsion necouvent de 4ection 2.

14 ° Métange auvent au 150-200 necouvent de 3ection S.

15 0 Métange auvent à t'émut4ion necouvent de 4eta.tLOvL 5.

16 0 150 tb4/v.can métange auvent au 150-200 pénétné de bitume-caoutchouc et necouvent de u_ction 2.

17° 150 - a3/v.can métange °avent au 150-200 penetne de bitume-caoutchouc et necouvent de 4ection 5.

-4-

Si te

budget

n'itzit pa3 444aant pout téati4en toute4 cu 4ection4, Le4 4ection4 3, 4, 10 et 14 poumaient à ta nigueun étiMinée4.

Quand aux c.c.tionis 6 e 7 Le n'a a aucun dungen, à ne eu La necouvnit,can cette technique . à. deje ete utiti4C aux Ets-Un,i2

isut de 4 autotoutu oà

.

ptu4 de 60,000 vÉ4Cutu pat jouit. citcutaient. De ptius, poun diuipet tou- te mainte, et itimine-'t. tou4 La ni4uu, cu 4ection3 u_taient exécute.0 en pnemien et &L deÀ anomatie 4unvenaient ette4 4etaient immédiatement ne- couvente4' d'une couche d'imune pan L'entnepneneut ptUent 4ut tu tieux.

De lotu3, comme c' ut une étude de techenche plimieu,!3 technicienis comp&

tent4 u.nont continuettement 4u1L tu Lieux et Lu anomatie4, 4'it y en a,

4e/Lot

detectéu te4 napidement.

Le bitume-caoutchouc du 3ection3 6 7,

8,

9,,T0. 11. 14 et 15 ut umiis ea- tente pan ta 4iAme Sahuato Petnoteum S A4phatt Co. Qui Le 4abniQue et 'Léa- Use de4 ttaitement.‘, de 4unfece depuis 15 ans. Cette 4iAme viendnait donc néati4eA eu 4ectionsa_

40m3

-

contkat

po w. L' e. oui obtiendnait Le contnat aenénat.

Avant ta eme de-4 nevetement4.

ioints bniAa

de-4 - dateu de béton de ciment doivent 'Me népaté3,

nettoya

et obtunes avec un bitume-caoutchouc.

Toute ouvextune de joint ou

éi)m. cote ingAieuu à 4-Lx

pouce. de Langeun peut

êtne itépatée pan du •i_tume-caoutchouc.

Cependant pout Les ouventunes de eus six pouces de Langeut, de La pienke nette de 4 pouce devnait y tke incmponee poun donnen. de La stabiLité.

Cette deni.giUetechnique .. a

^tes

bien neussinou it y a tui4,an3 sun t'autonoute 15. Quant aux ouvektunes supénieukes à six pouces, ettes doivent etne népanées avec du montien, du béton de eimentou un

meZanqe

de névanation à Vi5"poxy. Finatement, ta moitié de: tous Les joints doi- vent

^êtu

necouventsd'une menbkane impenmeabLe de douze pouces de Lan- geait de sone. que L'on puisse évatuen Cette technique poun chacun des types - de nevetement.

Le métange du couches d'usukes est Le mange M85 (ancien type 6 modi-

W).

Le métange auvent est Une_ de ta 4péci4ication ASTM d3515. Les catactékistique de ces mange s sont liouitei4 en annexe. On doit noten que ta .temphatunede mataxage et de Po4e du métange auvent est une ving- taine de degke ce.Uius inéékieun à un mélange conventionna. Quant à ta tempetatme de mataxage du metange au bitume-caoutchauc ette 'sena ditek- minee\pez. te Labo/tato-Lu Centne qui spéciéiena La quantité de caoutchouc

incetpmen dan4 Le bitume.

Comme ce 4ont du e..c.tion's de nechenchu, L'entkepneneun peut etne netan- dé ou neenti pan ta poe d'instkumentation et La cateecte de centaines donnéu. Pout Les mitungu bitumineux, Les données à uteven sont cette du sections

HiAtocomp;

ie cahiet "%jet Hii.c.tocompn ci-joint en éounnit tu dito-dis. Quant aux donne- de compaktement, ates unt Lu )suivantu:

l ef

Reteve du joints et éissunes avec pnise de photo avant

La

pime des tevetements.

Mesune de ta pontance,

^de

La quutit(;_

^de.

4ouLement

(Mayset PCA) de

La gLissance et de t'usuu de ta datte de ciment avant La pose des nevete- ments.

30 In6ta2eation de thenmocouee4 et Auban4

avant, aéin de

détewinet

guette.

-.'empé-ii.atiarte appa.h.a.i2,4ent Le P34

unes.

40

Instattation

^à

chaque 4ection de

tubes de

get

pote

mesuun sa puéon-

dem. •

50

Le4 donne, de 1 et 2

sont mesuAées et netevées égatement aptès

ta

pose des

tevêtement4 et à chaque

année.

Nou4 tenon4 à

^soutignen

de

nouveau

t'impoAtance de

cette étude dont

ta conctu4ion4

mènetont sunement à

ta

découvette d'un

ou

ptusieuits types de nevêtements AéS.istants aux tiissuus

de

néétexion et dont ta vie seAa beau-

eoup ptu4 »Longue

que cette de

no4 c.ouche4 d'u4uu conventionnette.

Avec ce

ou ce4 teetement4, Le 4e-'te at044

suAement possibte, à cause

de teuA ptu4 gnande du/11.e, de neativi de4 economie4

substantiettes dans

L'entne- tien de4 'toute-4 de La pkovince.

Egatement ie.

ne

aud)Lait pa4 oubtim. Le. ptocédé: de. necyceage de4

vieux ke- vêtements

bitumineux,

qui tui aussi poux/tait s'avékeA. tAès avantageux.

Finatement nous

hdus

penmettonts de

upontet

à

vote. attention qu'un

si- mutateca

de. tAcqic

tet que

decAit

en annexe, petmettxait de

neatÀ4en ta pte&énte étude

et

d'autus

itudes,sux des

imoduit4 diégtent4 de liaçon eus /rapide

et ptus

économique

que

pet Le moyen de 4ection4

exp&Limenta- Les

de uute4.

)(

RichaAd Langto4, ing. M.Sc.

Labomtoi/te Centkat Mini4tfte de-4 Plan4p0At4 Comptexe

Scient4ique 2700, 'Lue Einstien

Ste-Foy, Québec GÎT'

^-

ea

C.C. MM.

Jean-Paut

Bonneau, ing.

R.M. Aubin, ing.

Yvan DemeA4, ing.

RobeAt Doucet, ing.

Pie-ive Demontigny, ing.

CARACTERISTIQUES DES MELANGES

1 -GnanutometAie

Mélange

M8-5

100 80-100

Métange ouvet

100 85-100 60-90 tami4

3/4

1/2

3/8

4

55-75

20-50

8 42-67

5-25

16 3-19

30 20-44

50 13-33 0-10

100 6-22

200 2-10

2- vide4 ( % ) ^2-5

- V.A.M. ( % )

15 minimum

4 - 4tabitité

Zivita

₁₂₀₀

5 - guage (

0.01

po.' )

8-18

6-

bitume . ( % ) 3.5-5.5

I le

REFEREIICES SUR LES REFLEXIONS DES FISSURES

Christison J.T. "Sawn Joints in Asphalt Pavements"

Annual Meeting Western Association of Candian Highways Officiels

1969.

Safford Mark J. Mc Cabe Phil, "Reflexion Cracking in Bituminous Ovelays" Colorado Division of Highways, interim report, dec. 1971.

Ieland M.H. "Evaluation of Gisalbind I Daho Dept. of Highways oct. 1972.

Hersley M.J., et Round B. "Good-bye Reflextive Cracking? Open- graded Overlays Shows Promise", Rural and Urban Roads, dec. 1973.

5- Head W.I., Lin Chao-Ying, "Evaluation Fabric Reinforcement in Extending the Concrete Overlays North Caroline Dept Interim report, juin 1974.

of the Effectiveness of In-Service of Bituminous of Transportation"

Langlois R. "Dossier sur la réflexion des fissures dans les couches d'usure", rapport interne du ministère, rapport no RT-74-5, août 1974.

Langlois R. "Mélange très pierreux pour empêcher la réflexion des fissures sur la route 175", rapport interne du ministère, rapport no RT-74-6, octobre 1974.

Predoehl, Nelson H., Kemp, Glenn R. "Copperopolis Test Section Binder Modifiers as Construction Seale, California Dept of Transportation, interim report, dec. 1974.

Krebs H.G. et Ararpi : w. "Eprouvettes d'Asphalte Armées de Treillis Textiles Resultats d'Expériences de Laboratoire", . Bitume, Terre, Asphalte, Pedre,

4, 1974.

10 Aiken, H.V. "Refleetive Cracking Can Be Stopped"Asphalt,

I.

Asphalt institute, avril 1976.

Demontigny Pierre "Comportement de Plusieurs Tronçons Routiers Améliorés selon des Procédés Différents", Proc. ARTC, sept 1976.

Donnelly D.E., MC Cab. ° P.J. et Swanson "Reflextion Cracking in Bituminous Overlays", Colorado Division of Bighways, final report, déc. 1976.

Day Philip B. "Evaluation of Pavement Overlay Design Test Sections 1-95 Bangor-Veazie Area Final Report Dec. 1977 Technical Paper 77-16 Maine Department of Transportation

REFERENCES SUR. LE BITUME - CAOUTCHOUC

II[

1- Gregg L.E. et Alcoke, W.H. , "Investigations of Rubber Additives in Asphalt Paving Mixture", Froc. AAPT, Vol. 23, 1954.

2- Maclean, W.M., "Rubber in Roads", Froc. CTAA, Vol. 1, 1956.

I[ 3- Walker, J., "Effect of Synthetic Rubber on the Properties of Vacuum Reduced Asphalt", Froc. CTAA, Vol. - 1, 1956.

11[

4- I

Thompson, D.Ç. et Hagman, J.F., "The Modification of Asphalt with

[

Neoprene", Froc. AAPT, Vol. 27, 1958.

Ir

^5- Chuzo Itakura et Teruo Sligawara l "Some 'Characteristics of Rubberr Blended.Asphalt and its Mixtures at Low Temperature", Froc. AAPT, ikl

Vol. 28, 1959.

6- Vokac l. R., "Rubberized Asphalt for lftuminous - SUrface Treatments: 1 1 Froc. • CTAA - Vol. IV, 1959.

It

^7- A11is6n, Kenneth, " Those Amazing Rubber Roads Part II", Rubber

ill

World, Avril 1967. .

Kaliip,Ronald A. "Rubberized Roads", Rubber Age, Octobre 1967.

Lefebvre, L.M. et Dion, A., "Utilisation du bitume-caoutchouc dans

Pt

^. le revêtement du pont Papineau-Leblanc", Froc. CTAA, Vol. XVI, 1971.

!".

10- Levy, D.F., " A New Way to Rubberize Asphalt Pavement",

International Symposium on the Use of Rubber in Asphalt Pavements, Salt Lake City, Utah, 1971.

,

Impleentation parkage 73-1, Federal Higtway Administration, 11- Olsen, R.E., "Rubher-Asphalt Binder for Seal Coat Construction",

m

Février 1973.

... 2

I1

Vega, C., Battiato, C. et LaBelle C • "Asphalt Cernent Improvement:

The influence of a Carboxylated SER. Elastomer Investigated by Means of Viscoclastic Parameters", Proc. AAPT, Vol. 44, 1975.

Morris, C.R. et Mc Donald, e.H., "Asphalt-Rubber Stress-Absorbing Membranes: Field Performance and State of Art", Transport

Research Record 595, 1976.

Civic Magazine, ,"Rubberized Road Ways" 1977.

Green, E.L. et Molonen, W.J. "The Chemical and Physical Proper- ties of Asphalt-Rubber Mixtures", Arizona Department of Transpor- tation, Report ADOT-RS-14, juillet 1977.

Recycling Today, Septembre 1977. "Rubber Recycling in America"

"Rubberized Asphalt looks like a Winner" Canadian Chemical Processing, Decembre 1977.

Piggott, R. et autres, "Reclairned Rubber improves Hot Asphalt Mix".

Proc. AAPT, Vol. 46, 1977

PrMW'MMMerrlrfIM7VM7Mrle

•

H E RC

UTILISATION DES CAOUTCHOUCS DANS LES REVETEMENTS BITUMINEUX

J. Hode Keyser et D. Gaudette

AoOt 1978

EP-78-R-29

1.1",

2O

v

2 ^he,..—fe

UTILISATION DES CAOUTCHOUCS DANS LES REVÊTEMENTS BITUMINEUX

J. Hode Keyser et D. Gaudette

Août 1978

Ecole Polytechnique - EP78-R-29

TABLE DES

_MATIÉRES

Page

NOTES HISTORIQUES 1

CLASSIFICATION DES CAOUTCHOUCS UTILISÉS DANS LES MÉLANGES 2 BITUMINEUX

EFFETS DES CAOUTCHOUCS 5

3.1- Mécanisme de l'action du caoutchouc non-vulcanisé 5 3.2- Effets sur les propriétés des liants bitumineux 5 3.3- Effets sur les propriétés des mélanges bitumineux 11 LES MéTHODES D'ÉVALUATION DES LIANTS BITUMINEUX CAOUTCHOUTES 16 LES PROBLÈMES LIÉS À L'UTILISATION DES CAOUTCHOUCS DANS LES 21 MÉLANGES BITUMINEUX

5.1- Le problème de dégradation du caoutchouc dans le bitume 21 5.2- Le problème de dispersion du caoutchouc dans le bitume 23

QUELQUES EXEMPLES D'UTILISATION 25

6.1- Revêtements bitumineux 25

6.2- Traitement de surface 25

6.3- Réparation des fissures 26

RÉFÉRENCES 28

BIBLIOGRAPHIE 30

A - LISTE D'ARTICLES CLASSÉS PAR ORDRE CHRONOLOGIQUE 31

B - CLASSIFICATION D'ARTICLES PAR AUTEURS 34

C - CLASSIFICATION D'ARTICLES PAR SUJETS 36

1- Notes historiques sur l'utilisation du caoutchouc dans les mélanges bitumineux pour la construction des routes.

Le

caoutchouc était, à l'origine, utilisé dans la construction des routes sour forme de pavés. Le procédé rendait la surface glissante, quoique durable, et le coOt de construction, prohibitif. Ce n'est qu'au début du 20e siècle que le caoutchouc fut utilisé comme additif en petites quantités dans des revêtements bitumineux.

De Laudenherg fit le premier essai en 1898 pour modifier les liants bitumineux en y ajoutant du caoutchouc et pour mettre au point un procédé de malaxage. Cependant, à cause de difficultés techniques rencontrées dans la réalisation de ses essais, son procédé fut délaissé jusqu'en 1914, période à laquelle Frière reprit les travaux de recherche. Entre 1914 et 1930, on fit mille usages du caoutchouc dans le bitume sous diverses formes et ceci sans connaître véritablement son influence sur les propriétés du bitume. Ce n'est qu'au début des années '30 que des études poussées sur l'emploi du caoutchouc granulé ou en poudre virent le jour dans les pays scandinaves et en Grande-Bretagne; on examina l'influence du caoutchouc en poudre sur les propriétés rhéologiques du bitume en laboratoire puis sur le chantier.

À la même époque, on expérimentait l'addition de petites quanti- tés de caoutchouc dans du goudron; cependant, à cause de l'incompatibilité du caoutchouc avec le goudron, le produit n'était pas adéquat pour utilisa- tion comme liant dans la construction de routes. Ils essayèrent par la suite un caoutchouc naturel modifié; il fut montré que le caoutchouc chlorifié mé- langé au gourdon donnait un liant caoutchouté, mais la faible stabilité chimi- que du liant en empêcha l'usage.

La deuxième guerre mondiale ralentit les études et recherches sur l'utilisation du caoutchouc dans la construction des routes. Cependant, on examina les routes qui avaient déjà été construites à l'aide du liant bitume- caoutchouc: en Indonésie, une section de route recouverte de ce mélange mon- tra une meilleure résistance, malgré le manque d'entretien, ainsi qu'en Hollande même après 19 ans de service.

Ce n'est véritablement que depuis 1945 que l'utilisation du caout- chouc s'est popularisée, notamment en Hollande, Grande-Bretagne, France, République Fédérale Allemande et aux Etats-Unis. Dans ce dernier cas, 6,400 km de routes furent réalisés à l'aide du caoutchouc en 1963.

2- Classification des caoutchoucs utilisés dans les mélanges bitumineux Les liants caoutchoutés employés dans les mélanges bitumineux sont composés d'un caoutchouc naturel ou d'un élastomère synthétique.

Le caoutchouc naturel ou le latex constitue le meilleur adjuvant pour améliorer les qualités du bitume. Cependant, le caoutchouc synthétique

311

est moins coûteux et l'utilisation des caoutchoucs chloroprène, isoprène et butadiène stirol est reconnue en construction routière.

Le latex est une émulsion naturelle d'hydrocarbures de caoutchouc, dont la dimension des particules est de l'ordre du micron. L'émulsifiant est constitué de protéines naturelles qui confèrent aux particules de caoutchouc des charges électro-négatives.

2.

3.

Le latex modifie sensiblement les caractÉristiques du bitume contrairement à la poudre de caoutchouc vulcanisé provenant, entre autres, de déchets et de régénération. L'utilisation du caoutchouc sous forme de feuille est très limitée à cause de complications lors de la préparation et de la présence possible d'impuretés indésirables comme le soufre. On utilise donc le caoutchouc naturel sous forme de poudre, dont

les marques commerciales les plus connues sont: le pulvatex, poudre de caoutchouc non vulcanisé, ainsi que le rodorub, le mealorub et le harcrumb qui sont des poudres de caoutchouc faiblement vulcanisé.

Le caoutchouc en poudre est utilisé dans la fabrication de mélange bitumineux: ainsi, le mealorub est ajouté aux agrégats dans le malaxeur comme un filler, avant le liant. La technologie de l'introduction des pou- dres de caoutchouc dans le bitume dépend de la nature de la poudre et du type de bitume (visqueux ou fluxé). Il est plus difficile cependant d'introduire des poudres de caoutchouc vulcanisé que non vulcanisé et ces dernières sont moins coûteuses.

Le tableau 1, présente une classification des caoutchoucs utilisés dans les mélanges bitumineux, le groupe auquel chacun appartient, leur état ou leur forme et une description sommaire de leurs caractéristiques.

Le G.R.-S. en solution Le néoprène en solution Le latex de néoprène Néoprène RC-4DN Chloroprène Isoprène

Butadièhe nitrile acrylique en solution

Butyl en solution Le Vistanex

Le chlorure de polyvinyle Le latex de butadiène nitrile acrylique

Chemigum RA Ruban te SBR

Liquide Liquide Liquide Liquide Liquide Liquide

• Liquide Liquide Liquide Liquide Liquide Poudre Liquide Liquide

TABLEAU 1 4.

CLASSIFICATION DES CAOUTCHOUCS UTILISÉS DANS LES MÉLANGES BITUMINEUX

Nom du caoutchouc

Description Etat ou forme

Latex évaporé Latex centrifugé Pulvatex

Revertex Mea lorub I Harcrumb

Rodorub Rhodule Ramflex

Le caoutchouc dépolymérisé Le caoutchouc dégénéré (fowdered reclain rubber) La poudrette vulcanisée Le caoutchouc en feuille (Sheet Rubber)

Résidu de pneus émiettés (Crumb Tire-tread)

Liquide blanc avec des globules de caoutchouc en suspension.

Liquide blanc avec des globules de caoutchouc en suspension.

Poudre de caoutchouc non-vulcanisé c'est-à-dire non traité car le soufre et contenant 40% de filler minéral.

Latex de caoutchouc stabilisé à la soude et qui peut être concentré à 75%.

Poudre de caoutchouc légèrement vulcanisé contenant 96% de caoutchouc et 2% de soufre.

Poudre de caoutchouc légèrement vulcanisé conte- nant 96% de caoutchouc et 2% de soufre.

Poudre de caoutchouc légèrement vulcanisé contenant 75% de caoutchouc naturel, 25% de filler minéral et 0.3% de soufre.

Poudre semi-vulcanisée.

Poudre de caoutchouc contenant .5% de caoutchouc récupéré.

Poudre de caoutchouc dont la polymérisation est détruite.

Poudre de caoutchouc récupérée.

Poudre de caoutchouc vulcanisé.

Caoutchouc utilisé sous forme de feuille contenant du soufre.

Poudre de caoutchouc de vieux pneus.

Les caoutchoucs naturels

Liquide Liquide Poudre

Liquide Poudre Poudre

Poudre Poudre

Poudre Pouore Poudre Poudre Feuille Poulre

Latex naturel de caoutchouc sous forme synthétique.

Caoutchouc synthétique thermoplastique.

Caoutchouc synthétique de chlorinate d'isoprène de "Dupont".

Caoutchouc synthétique.

Caoutchouc à haut poids moléculaire;

Caoutchouc à haut poids moléculaire.

Hydrocarbure.

Copolymère d'isobutylène et de butadiène Vulcanisable.

Polymère d'isobutylène qui n'est pas vulcanisable.

Combinaison de chlore et polyvinyle.

Caoutchouc en suspension.

Poudre synthétique de caoutchouc de "Goodyear".

Contient 40% de butadiène-Styrène (SBR) copolymères.

Copolymère de Butadiène-Styrène.

3- Effets des caoutchoucs

3.1- Mécanisme de l'action du caoutchouc non-vulcanisé

L'orsqu'on introduit du caoutchouc non vulcanisé à l'état granulaire (pulvatex ou mealorub) ou liquide (latex) dans les liants hydrocarbonés, son volume peut quintupler. En effet, les particules du caoutchouc intro- duit dans un bitume absorbent et accumulent une partie deshydrocarburesqui constituent le médium huileux, et se dilatent. La dispersion de ces par- ticules de caoutchouc dans le bitume entraîne, par le fait même, la modi- fication des caractéristiques du bitume, car les particules de caoutchouc gonflées restituent l'huile progressivement. Ainsi le caoutchouc apparaît dans le bitume sous deux formes soit à l'état dilaté et à l'état

dissous.

On note alors un accroissement de la vicosité, de la résistance, de l'élas- ticité et de la stabilité à la température. L'influence de ces qualités est proportionnelle à la quantité de caoutchouc dans le bitume.

Le caoutchouc gonflé d'huiles augmente le point de ramollissement du bitume et rend le bitume-caoutchouc beaucoup moins sensible aux variations de température que le bitume seul. Ce phénomène d'absorption d'huile par le caoutchouc a également pour Conséquence de ralentir très sensiblement la perte d'huile par évaporation sélective, et le revêtement peut donc conserver très longtemps son état plastique initial.

3.2- Effets sur les •ro riétés des liants bitumineux

Les propriétés rhéologiques suivantes des liants bitumineux sont plus ou moins modifiées par l'addition du caoutchouc:

5.

6.

la pénétration à 25°C

la viscosité absolue à 250C et la viscosité cinématique à 135 0 C la ductilité à 110C

la susceptibilité thermique du liant le point de ramollissement

la fragilité du liant à basse température la résistance à l'étirement

et la ténacité du liant l'élasticité.

L'influence du caoutchouc sur ces propriétés dépend

cependant du degré de dispersion du caoutchouc et de son poids moléculaire.

a) La pntratjon à _{25 0C}

L'addition du caoutchouc dans un liant bitumineux a généralement pour effet de réduire la pénétration (figure 1)(

1 ). Par contre, l'addition de 15% de sulfure à 2% et moins à 250

C de caoutchouc naturel augmente la pénétration (Figure 1) ( 1 ).

h) La viscosité absolue à 25 °C et la viscosité cinématique à 135

° C L'addition du caoutchouc dans un liant bitumineux augmente sa

viscosité et cette augmentation est d'autant plus grande que le pourcentage de caoutchouc dans le liant est élevé (

2 ). La viscosité du liant _est mesurée à

l'aide d'un viscomètre du type Brookfi

. eld LVF (voir figure _{2)( 5 ).}

Mason et al (3) observent cependant qu'avec un bitume à

faible indice de pénétration, l'augmentation de la viscosité est beaucoup plus apparente:

tel que montré sur la figure 3, l'augmentation du logarithme de la

viscosité absolue à 25°C est proportionnelle au pourcentage de caoutchouc

contenu dans le liant bitumineux.

La variation de la viscosité est donc fonction du type de liant employé, du type de caoutchouc en.présence dans le liant ainsi que de la méthode de préparation du liant qui a une très grande influence sur le degré de dispersion du caoutchouc dans le liant.

c) La ductilité à 4°C

On utilise l'essai de ductilité à 4°C de l'ASTM D113-68, pour évaluer les effets des additifs caoutchoutés à basse température sur le comportement des liants bitumineux.

Sur la figure 4, on remarque que la ductilité baisse légèrement avec l'addition de caoutchouc naturel à moins que l'on ajoute de 10 à 15%

de soufre au caoutchouc ( 1). Par contre, en présence d'un élastomère syn- thétin,ue, e.g. un néoprène, la ductilité du liant augmente avec la teneur en néoprène tel que le montre la figure 5 ( 5 ).

d) La susceptibilité thermique du liant

La susceptibilité du bitume au variation de la température peut être évaluée à l'aide de plusieurs formules, telles que celle de Pfieffer, De Decker et Nijveld ou celle de Smith. La formule la plus courante est l'indice de pénétration

de Pfieffer basée sur la pénétration à 25 °C et le point de ramollissement.

Quelle que soit la formule utilisée, il est prouvé que l'addi- tion de caoutchouc réduit la susceptibilité thermique du bitume. Cette réduction est plus apparente avec les bitumes mous.

7.

o

2 3

Lctex - %

06 7 a ₉

LOG ( Viscosité à 25°C)

8.

Figure I ( I ) Effets du caoutchouc latex et du soufre sur la pénétra-

tion d'un liant bitumineux

X SANS SULFURE

\

\

•

0

• 10%

15%

SULFURE SULFURE

•

•

•

90

■ ■

2 Lofez - 800

3 120

100

O

Figure 3 ( 3 ) Effets du caoutchouc et de

l'indice de pénétration du liant sur la viscosité d•un liant bitumineux.

FI g ure 2 ( 5 )

Effets du pourcentage de caout- chouc et de la température sur la viscosité d'un liant bitumineux.

0

120 150 173 13-0

OC Température

DONNEES CITENuE5 EN uTiLismT UN VtsComETRE,SRceKPE.

LvF, NO 2 30 Rpsd TOURNANT.

7000

8000

3% NEOpRENE o o.

ta) u) o

5000

4000

3000

2000.

1000

Figure 4 ( I ) Effet du caoutchouc latex et du soufre sur la ductilità d'un liant bitumineux.

e) Le point de ramollissement

L'addition du caoutchouc dans un liant bitumineux augmente le ' point de ramollissement du liant mais cette augmentation est moindre avec une poudre de caoutchouc vulcanisé, tel que montré sur la figure 6 ( 1

) et le point de ramollissement du liant augmente avec la teneur en caoutchouc latex. Sur la figure (7) (

5) on montre que l'addition d'un élastomère synthétique, e.g. du néoprène, augmente également le point de ramollissement du liant. L'augmentation du point de ramollissement est cependant influencé par le type de liant bitumineux employé (AC-1, 2 et 3) (figure 8) ( 4 ).

f) La fragilité du liant à basse température

En mesurant les déformations en traction à 0°C du liant, on constate que l'addition du caoutchouc réduit la fragilité du liant à basse température ( 3

). Suite à des essais effectués par " Dupont " le liant auquel on a ajouté du latex de néoprène ne fendille pas même si la température de l'essai est de 0°C (

6 ).

9) La résistance à

l'étirement et la ténacité du liant

La résistance à l'étirement et la ténacité sont mesurées par un appareil spécial décrit au paragraphe 4.5.

L'addition d'un élastomère

synthétique, tel le néoprène, ou d'un caoutchouc naturel (latex), dans un liant bitumineux, augmente

sa résistance à l'étirement et sa ténacité, tel qu'illustré sur les figures 9( 1 ) et lO().

9.

*0 40

1 2 3

Latex -

3 4 5 dans un liant 0 I 2

c'/0 de néoprène

10.

Figure 5 (5)

Effets du néoprène sur la duc- tilité d'un liant bitumineux.

Figure 6 ( I ) Effets du caoutchouc latex et du soufre sur le point de ramollissement d'un liant bitumineux

Figure 7 ( 5 )

Effets du néoprène sur le point de ramollissement d'un liant bitumineux

71 66 60 55 49

43 ramollissement

Figure 8 (4) Effets du caoutchouc et du type de liant sur le point da ramollissement d'un liant bitu- mineux

21

15

Q)

4.•

. c -12 a. 6 de ramollissement — °C

38 o.

6 7 bitumineux

% de caoutchouc

0 1 2 3 4 5

% de néoprène dons un liant bitumineux

60

co 55 80

o

o 60

X SANS SULFURE 10% SULFURE 15% SULFURE

de

.4"

de

de' /** ..••• *.e

.4

• 4

h) L'élasticité

L'élasticité du bitume caoutchouté se mesure à l'aide d'un essai de redressement suite à une torsion décrit à la section 4.6. L'élastici- té de tous les types de liants bitumineux augmente avec l'addition de caoutchouc, naturels ou synthétiques.

De Decker ( 7 ) note qu'une poudre de caoutchouc vulcanisé chauffée durant une très longue période donne une plus grande élasticité qu'une poudre de caoutchouc non-vulcanisé, parce que cette dernière se disperse plus rapidement dans 1E( liant bitumineux. D'autres recherches ( 8 ) ont conclu à une amélioration de l'élasticité lorsqu'un latex est finement dispersé dans le liant bitumineux à la température ambiante et chauffé par la suite, plutôt que d'être dispersé à une haute température: sur la figure 11 ( 8 ) des courbes types du redressement élastique d'un bitume fluide dont le caoutchouc a été introduit à froid puis à chaud dans le liant puis chauffé à 160 °C durant 60 heures.

3.3- Effets sur les propriétés des mélanges bitumineux

L'accroissement de la viscosité du liant bitumineux et la diminu- tion de sa susceptibilité à la variation de la température suite à l'addi- tion d'un caoutchouc naturel ou d'un élastomère synthétique, conduisent à une augmentation de la résistance des mélanges bitumineux et à une dura- bilité accrue du revêtement routier.

50

C o

o le CD 25 Cr

o

X SANS SULFURE 10% SULFURE 15% SULFURE

4E

CO 200

E 2.)

‘07 550 - ci>

—

.0

tu loo C4- a)

50 in- 0

ri) c

,.:1)

I 2 3 4

% de néoprène

•

12.

Figure 9 (I) Effets du cooutchouc lotes et du soufre ur Io résis- tance 4:1 l'étirement d'un liant bitumineux.

I CO

Figure 10 (5) Effets du néoprène sur la résistance ô l•étirement et la ténacité d.un liant bitumineux.

o ₂

Latex - ^0/0

Figure II (8)

Effets . du temps de chauffage et du

type, de dispersion sur un liant bltume-caoutchouc.

100

BO

60

40

20

DISPERSE A 'FROle DANS UN BITUME FLUIDE

DISPERSE A CHAUD DANS UN BITUME FLUIDE

•

10 20 ao _{40 50}

Chauffage b 160 °C — heures

DETAH.S OU LIANT BITUME - CAOUTCHOUC 3% CAOUTCHOUC DANS UN BITUME DONT L•

INDICE

DE PENETRAT1ON EST 30 ET CONTENANT il % DE KEROSENE 60 70

...ifeakUïsiiiereeéej7 -

Les principales propriétés suivantes des mélanges bitumineux sont affectées par l'addition de caoutchouc:

Stabilité du mélange Durabilité du mélange Flexibilité du mélange

Facilité de mise en place et de compactage Résistance aux dérapages

Elasticité

a) Stabilité du mélange

La stabilité à haute température des revêtements bitumineux caout- choutés est accrue de par l'accroissement de la viscosité du liant; ainsi, l'addition de caoutchouc naturel ou synthétique dans un liant bitumineux réduit les risques de déformation, d'orniérage et de saignement des revê- tements bitumineux et améliore également sa résistance à la fissuration.

h) Durabilité du mélange

L'introduction de caoutchouc dans un mélange bitumineux augmente la résistance à la traction du mélange à basse température, et assure une meilleure résistance au gel étant donné qu'il réduit le volume des vides du mélange (ou la perméabilité).

Les revêtements bitumineux caoutchoutés sont plus coûteux que les revêtements ordinaires mais leur durée de service est meilleure. Ainsi, l'addition de caoutchouc conduit à un accroissement de 15 à 20% du coût initial de la route mais permet de doubler sa durée de service.

13.

eirsuarmeateuei-ur-skftei.,

En Hollande par exemple, des revêtements réalisés avec des additions de caoutchouc n'ont pas nécessité de réparation après 17 ans de service, alors que les revêtements voisins sans caoutchouc, avaient dû être réparés à trois reprises durant cette même période.

c) Flexibilité du mélan e

L'addition de caoutchouc rend le revêtement sur la route plus plastique et flexible et plus résistant à l'oxydation.

Facilité de mise en place et de compactage

L'addition de caoutchouc naturel ou synthétique dans un mélange bitumineux facilite la mise en place du mélange et assure un meilleur ac- crochage du revêtement à la fondation de la route. Elle améliore aussi la facilité d'épandage et de compactage du revêtement bitumineux.

À cause de leur facilité de mise en place et revêtement déjà en place, les mélanges caoutchoutés la réparation des fissures ( 8 )•

de leur adhérence au sont efficaces pour

e) Résistance aux dérapages

L'introduction de caoutchouc dans un liant bitumineux confère aux revêtements des qualités antidérapantes. Ainsi aux Etats-Unis, les essais de freinage sur routes humides à une vitesse de 80 km ont montré qu'on peut réduire la distance de freinage de 49 mètres sur un revêtement sans caout- chouc à 40 mètres sur un revêtement caoutchouté ceci est montré sur la fi- gure 12 (8).

14.

Recommandation de I' A AS HO Distance de freinage sécuritaire Revêtement bitumineux (HUMIDE) sons caoutchouc

Revêtement bitumineux ( HUMIDE ) avec caoutchouc

Revêtement bitumineux ( SEC) sans caoutchouc

16 32 48 64

VITESSE — K m/ h.

80

Irma _eirlib

lu tao ^kgf

Figure 12 (9)

Résultats d'essais de freinage sur des revêtements

bitumineux sec ou humide avec ou sans additif caoutchouté

freinage — métres

tv 0

c Revêtement bitumineux

(SEC)

1,3

^{c, 12} avec caoutchouc

a

(Tt

16.

L'élasticité

•

Lorsqu'on ajoute au mélange bitumineux un additif caoutchouté naturel ou synthétique il en résulte une élasticité accrue du revêtement ce qui améliore sensiblement la résistance du revêtement aux déformations, aux charges de très courtes durées et aux vibrations et chocs dus au trafic.

A haute température, le mélange bitumineux comportant un liant caoutchouté est moins susCeptible aux déformations permanentes sous l'ef- fet d'une circulation dense et lourde.

4.- Les méthodes d'évaluation des liants bitumineux caoutchoutés Les méthodes d'essais qui servent à évaluer l'influence des additifs caoutchoutés naturels ou synthétiques sur les propriétés rhéolo- giques des liants bitumineux sont les suivantes:

L'essai de pénétration à 25 °C: ASTM D5 (Figure 13)

L'essai de viscosité cinématique à 135°C: ASTM D 2170 (Figure 14) L'essai de ductilité à 4°C: ASTM D 113 (Figure 15)

L'essai du point de ramollissement: ASTM D 36 (Figure 16)

L'essai de résistance à l'étirement et de ténacité (Figure 17) ( 10) (Toughness-Tenacity Test).

- L'essai de redressement suite à une torsion (Figure 18)( 11 ) (Torsional Recovery Test).

- L'essai à l'aide du viscomètre cylindrique rotatif: (Figure 19) (12) (Rotating Cylinder Viscometer).

Voici une description sommaire de ces essais.

a) L'essai de Pénétration à 25 ° C: ASTM D 5 Cet essai sert à déterminer la consistance

du liant bitumineux en mesurant l'enfoncement d'une aiguille standard

dans un échantillon de liant, sous des conditions de température de

charge et de temps bien définis. L'appareil utilisé est le pénétromètre, (voir Figure 13), l'aiguille est chargée à 100 gr., et cette charge est

appliquée pendant 5 secondes, à une température de 25

°C. L'unité de mesure est le 1/10 millimètre.

b) L'essai de viscosité cinémati ue à 135

° C: ASTM

D

2170

Cet essai sert à déterminer les caractéristiques d'écoulement du liant bitumineux en mesurant le temps qu'il faut pour permettre à un volume donné de liant de s'écouler par une ouverture calibrée. L'appa- reil utilisé est le viscomètre Saybolt Furol (voir Figure 14).

L'essai de ductilité à 4 °C: ASTM D 113 Cet essai peut servir à évaluer la

consistance du liant bitumineux après vieillissement par oxydation,

car le liant oxydé est moins ductile.

Le procédé consiste à placer un échantillon de liant de 6.8 cm de longueur par 1 cm 2 dans un bain à 4 °

C et de mesurer l'allongement total de l'échan- tillon avant rupture, la vitesse d'allongement étant de 5 cm par minute (voir Figure 15).

d) L'essai d

oint de ramollissement: ASTM D 36

Cet essai sert à déterminer la consistance d'un liant bitumineux en mesurant la température à laquelle un échantillon

placé

dans un anneau baisse de 2.54 cm sous le poids d'une bille (voir Figure 16).

17.

FIGURE 13 PENETRATION

ASTM 05

FIGURE 14 VI SCOS ITE ASTM D2170

eau chauf fée

Température ou point de ramai I issement bille

1

Pénétration en O. I mm _

Liant itumineux à 25°C Au début

FIGURE 15 DUCTILITE ASTM D113

Après 5 secondes

FIGURE 16

POINT DE RAMOLUSSEMENT ASTM D36

wmmor WMana

Inee edia ^{MM MI}

6111

PROJCIPE DES tiETHODES D'ESSAIS

CO

l'essai de résistance à l

'éti

rement et de ténacité: Figure (1Y)

( 1 ')

t-Tou Iine-ss-:treneit Test)

hr Zet eSsai _Oh

eesure l'énergie requise en livres

pouce

pour etrer un Triant bitueneux, L'essai consiste à immerger la tête ronde d'une tige

eiat ier

dianS Un •écieient et 'de l'étirer à

vitesse

constante en Taeserent 1' ,-effort

et I'allOngement. teS résultats sont présentés Sous forme dé greOhiqUe (veir Éigure 20 f

l q ); 1a

surface totale

_sOUS

teurbe donné la réSistanCe à 1 'étirement et la

surfaL:e

SOUS la courbe délieitée par l'allengement au-delà de l'effort

maxmuri;

donne îa ténacité.

f) L'essai de redressement Suite à une torsion:

Figure 18) ( 12 ) (Torsional Recovery test)

Cet essai sert

à déterminer l'élasticité du liaht bitumineux en mesurant le degré de redreSsement SOLIMiS ê Une tOrsion. Le pourcentage de redressement est calculé pour de S intervàlles

de temps de 30 secondef et de 30 minutes.

g) L'essai à l'aide du viscomètre cylindrique rotatif:

(Figure 19) (Rotatin C linder Viscometer)

Cet essai sert à évaluer la viàtosité du liant bitumineux. L'e;

consiste à mesurer la résisi.ance au cisaillement du liant placé entre deux - lindres concentriques dont l'un è5i, fe et l'autre tourne autour d'un

commun.

19

FIGURE 18 (II) REMESSEM ENT _SUITE

A UNE TORSION

on mesure P (variable) à

vitesse constante et I .ollongement

Liant bitumineux

axe

couvercle rotor (tourne) Liant

bitumineux Liant

bitumineux la tête rohde

est immergée

Feu, kime ^{MM MM MM} Site

tek là la 474— liî I

PRINCIPE DES LIETHODES D'ESSAIS

FIGURE 17 (10)

RÉSISTANCE À L'ÉTIREMENT ET TENACITÉ FIGURE 19 (12)

VISCOMÉTRE CYLINDRIQUE ROTATIF

N.)

5.- Les problèmes liés à l'utilisation des caoutchoucs dans les mélan es bitumineux.

5.1-

roblême de dé radation du caoutchouc dans le bitume

Lors de la dégradation du bitume caoutchouté, le caoutchouc est soumis à un chauffage élevé (de 140 à 200

°0 et à une action mécanique intense, ce qui provoque une désagrégation partielle accompagnée d'un abaissement du poids moléculaire du mélange bitume-caoutchouc (de

500 000 à 1 million à quelques milliers) qui diminue l'effet bénéfice

du caout- chouc sur le bitume. Conséquemment, il importe de connaître la teneur et l'état du caoutchouc après malaxage

d'où le terme conventionnel de "l'effi- cacité résiduelle du caoutchouc". Lorsqu'on prépare des mélanges de bitume- caoutchouc, il est donc nécessaire de bien contrôler la

température de façon à ce que l'efficacité du caoutchouc ne diminue pas de plus de moitié; valeur que l'on obtient lorsqu'on malaxe le bitume-caoutchouc à 175

00 et suivant un court temps de malaxage.

La figure 21 ( 13

) montre les effets de la température et

du _temps de chauffage sur un liant de type cut-back composé de 17% de kérosène, 5%

de caoutchouc et 78% de bitume ayant 50 de pénétration; on note une baisse de l'efficacité du bitume caoutchouté dans le temps (la baisse étant

expri- mée en teneur de bitume-caoutchouc efficace) pour des températures de 150 et 180 ° °C

C. Cette figure démontre bien le fait que la température et le

temps de chauffage du caoutchouc sont les deux principaux facteurs qui

influencent la dégradation du caoutchouc lors de la fabrication. En effet, on a

doublé le taux de dégradation du caoutchouc en élevant la température de

1000.

21.

FIGURE 20 (10)

COURBE DONNANT LA RELATION FORCE VS ALLONGEMENT

COMPOSITION OU BITUME CAOUTCHOUC 50/60 PEN. BITUME KEROZENE

CAOUTCHOUC

, 40

00

a

±s ³⁰ 8

0 20

0 'TZ

e

¹⁰

140°C

160 0 C 200 C

0 20 30 40

Temps de, chauffage - heures o

77%

19-2516 3.75 %

180 6-e-

50

Merie

tiMiLt

MI

tea.1.0

euxer,

l it d ^e et -e oie aikr--weriell

^--

FIGURE 21 (13)

EFFETS DE LA TEMPÉRATURE ET OU TEMPS DE CHAUFFAGE SUR LE POURCENTAGE DE CAOUTCHOUC

CONTENU DANS UN UANT BITUMINEUX

7 •

•

•

r...CAOUTCHOUC EFFICACE

OUTCHOUC INSOLUBLE TOTAL SOLUBLE

-- • - . . _ ___.... .

•

^,Ç0HAUFFAGE À 160 0 C

Mea f11.■ IMMI. «MM» ■■• MM «IMM.

cnituri-Ace seopo •

CHAUFFAGE À 180°C

CAOUTCHOUC IN3OLU8LE TOTAL SOLUBLE

■_{_ CHAUFFAGE}

À 1605 °C

CAOUTCHOUC_ _ EFFICACE

10 20 30 40

Temps de chouffoge - heures FIGURE 22 (13)

EFFETS DE LA TEMPÉRATURE ET DU TEMPS DE CHAUFFAGE SUR LA TENEUR EN CAOUTCHOUC EFFICACE CONTENU DANS UN LIANT BITUMINEUX.

3

a